本發(fā)明涉及光電材料，尤其是涉及一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、全無機鉛鹵鈣鈦礦是一種具有優(yōu)異發(fā)光性能的發(fā)光材料，具有發(fā)光帶寬窄、吸收截面大和發(fā)光效率高等優(yōu)點。為了進一步調(diào)控與提高全無機鉛鹵鈣鈦礦納米晶的發(fā)光性能，可以將稀土摻入鈣鈦礦，比如鋱(tb)、銪(eu)、鈰(ce)、鑭(la)和鐿(yb)等等。

2、目前，溶液法合成稀土摻雜鈣鈦礦量子點的方法包括兩種：方法一：以鹵化鉛與鹵化稀土鹽作為前驅(qū)體，高溫熱注油酸銫。該方法的特點在于鹵化鉛與鹵化稀土同時提供了鉛、稀土與鹵素；其缺點在于鹵化鉛與鹵化稀土鹽在十八烯、油酸、油胺反應(yīng)體系中溶解度不高，在高溫下容易析出鹵化鉛和鹵化稀土鹽沉淀，這部分沉淀不能與注入的油酸銫反應(yīng)，從而導(dǎo)致產(chǎn)物中容易含有鹵化物雜質(zhì)、量子點產(chǎn)量低、稀土摻雜量低、量子點發(fā)光性能差和合成重復(fù)性差。方法二：以乙酸銫、乙酸鉛與乙酸稀土鹽作為前驅(qū)體，高溫熱注三甲基氯硅烷。該方法的特點在于以鉛、稀土、銫為前驅(qū)體，將鹵素獨立分開。因為乙酸鉛與乙酸稀土鹽在十八烯、油酸、油胺體系中溶解度較高，所以該方法不容易發(fā)生反應(yīng)物渾濁；但是三甲基氯硅烷沸點很低，在熱注入時很容易發(fā)生揮發(fā)，造成鹵素源的損失，導(dǎo)致鉛鹵鈣鈦礦富含鹵素空位缺陷，降低發(fā)光性能與穩(wěn)定性。此外，三甲基氯硅烷作為鹵素源通常以鹵化氫的形式提供鹵素，提供的鹵素缺乏有機基團的絡(luò)合保護，因此，銫、鉛、稀土會與鹵素以極快的速度發(fā)生反應(yīng)生成鈣鈦礦量子點，合成過程的可控性低，容易導(dǎo)致鈣鈦礦尺寸不均勻、不同批次產(chǎn)物間發(fā)光性能差別大、合成重復(fù)性低。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一目的在于提供一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，全部或部分解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的合成過程可控性低、對反應(yīng)條件要求高、可重復(fù)性差，制得的量子點發(fā)光性能和穩(wěn)定性能較差等問題。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點，具有優(yōu)異的發(fā)光性能和穩(wěn)定性。

3、為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明提供了一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，包括如下步驟：

5、將鉛源、稀土源和溶劑混合溶解得到混合溶液；其中，所述鉛源和所述稀土源中不含有鹵素；

6、將所述混合溶液與過量的鹵化脂肪胺前驅(qū)體反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體溶液；

7、所述反應(yīng)中間體溶液與脂肪酸銫前驅(qū)體反應(yīng)，冷卻后得到所述稀土摻雜鈣鈦礦量子點。

8、進一步地，所述稀土源中的稀土元素包括鑭系金屬中的任意一種或多種。

9、進一步地，所述稀土源包括鐿源、鈰源、鐠源、釹源、銪源、鋱源、鏑源和鉺源中的至少一種。

10、進一步地，所述鉛源和所述稀土源的摩爾比為1：(0.2～5)。

11、進一步地，包括以下特征(1)至(3)中的至少一種；

12、(1)所述混合溶液與所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體的體積比為(5～20)：1；

13、(2)所述混合溶液與所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體反應(yīng)的條件為：在110～130℃，真空條件下反應(yīng)15～60min；

14、(3)所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體一次性的注入到所述混合溶液中。

15、進一步地，所述混合物中鉛元素與所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體中鹵素元素的摩爾比為1：(4～12)。

16、進一步地，所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體的制備方法，包括如下步驟：脂肪胺和氫鹵酸反應(yīng)，得到所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體。

17、進一步地，所述脂肪胺包括碳原子長度為c8～c22的有機胺。

18、進一步地，所述氫鹵酸包括hcl和/或hbr。

19、進一步地，所述脂肪胺和所述氫鹵酸的摩爾比為(4～19)：1。

20、進一步地，包括以下特征(1)至(3)中的至少一種；

21、(1)所述反應(yīng)中間體溶液與所述脂肪酸銫前驅(qū)體反應(yīng)的溫度為240～270℃；

22、(2)所述反應(yīng)中間體溶液與所述脂肪酸銫前驅(qū)體反應(yīng)的時間為5～900s；

23、(3)所述冷卻的方式包括風冷、自然冷卻和水冷中的至少一種。

24、本發(fā)明還提供了一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點，采用如上所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法制得。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

26、1、本發(fā)明的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，避免了制備過程中難溶原料和中間態(tài)沉淀的產(chǎn)生，保證了稀土均勻摻入鈣鈦礦晶格，提高了結(jié)晶質(zhì)量，從而提高了稀土摻雜鈣鈦礦量子點的發(fā)光性能和穩(wěn)定性。

27、2、本發(fā)明的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法提高了合成過程的可控性，無需嚴格控制反應(yīng)時間和冷卻速率，降低了合成難度，降低了對反應(yīng)條件和設(shè)備的要求。

28、3、本發(fā)明的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法提高了合成重復(fù)率，合成的稀土摻雜鉛鹵鈣鈦礦平均發(fā)光效率高，如鐿摻雜鉛鹵鈣鈦礦平均發(fā)光效率＞100％。

技術(shù)特征：

1.一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述稀土源中的稀土元素包括鑭系金屬中的任意一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述稀土源包括鐿源、鈰源、鐠源、釹源、銪源、鋱源、鏑源和鉺源中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述鉛源和所述稀土源的摩爾比為1：(0.2～5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，包括以下特征(1)至(3)中的至少一種；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中鉛元素與所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體中鹵素元素的摩爾比為1：(4～12)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體的制備方法，包括如下步驟：脂肪胺和氫鹵酸反應(yīng)，得到所述鹵化脂肪胺前驅(qū)體。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，所述脂肪胺包括碳原子長度為c8～c22的有機胺；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，其特征在于，包括以下特征(1)至(3)中的至少一種；

10.一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點，其特征在于，采用權(quán)利要求1～9任一項所述的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法制得。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及光電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種稀土摻雜鈣鈦礦量子點及其制備方法。本發(fā)明的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法，包括如下步驟：將鉛源、稀土源和溶劑混合溶解得到混合溶液；其中，所述鉛源和所述稀土源中不含有鹵素；將所述混合溶液與過量的鹵化脂肪胺前驅(qū)體反應(yīng)，得到反應(yīng)中間體溶液；所述反應(yīng)中間體溶液與脂肪酸銫前驅(qū)體反應(yīng)，冷卻后得到所述稀土摻雜鈣鈦礦量子點。本發(fā)明的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的制備方法可控性好、對反應(yīng)條件和設(shè)備的要求低、重復(fù)率高，制得的稀土摻雜鈣鈦礦量子點的發(fā)光性能和穩(wěn)定性能好。

技術(shù)研發(fā)人員：華廷偉,鄧賢柱
受保護的技術(shù)使用者：極電光能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2